однорежимный процесс лазерной сварки из алюминиевого сплава 6063

реферат:Цель работы — изучить оптимальнуюЛазерная сваркасхему процесса для алюминиевого сплава 6063 с целью повышения прочности точечного сварного соединения, учитывая, что прочность сплава 6063, сваренного импульсным лазером, низка и не соответствует реальным требованиям. Была использованаоднорежимный волоконный лазердля сварки алюминиевого сплава 6063, при этом спиральные точки образовывались тончайшей линией вместо одиночного импульсалазерная точечная сварка. ортогональный эксперимент был проведен на мощность лазера, скорость сварки и дефокусирование для получения оптимальных параметров. посредством анализа внешнего вида и микроструктуры сварки была объяснена причина увеличения напряжения точки сварки. когда мощность лазера была 70 Вт, скорость сварки

Ключевые слова:алюминиевый сплав 6063; одно模овый волоконный лазер;Лазерная сварка; напряжение

алюминиевые сплавы имеют преимущества легкого веса, высокой прочности, легкой обработки и формы и хорошей коррозионной стойкости. они широко используются в таких отраслях промышленности, как аэрокосмическая, аппаратная и автомобильная промышленность. с развитием науки и технологий, были пред
алюминиевый сплав имеет высокую рефлективность к лазерам, требуя более высокой лазерной энергии для достижения сварки. Кроме того, элементы с низкой температурой плавления, такие как mg и zn в алюминиевых сплавах, склонны сгореть, что приводит к
Изделие использует 1000 В однорежимный волоконный лазер для сварки спиральной проволоки, образуя место сварки. путем оптимизации параметров процесса достигается максимальная прочность на растяжение точки сварки. он также сравнивается с прочностью на растяжение точек сварки

1 эксперимент сварки

1.1 материалы

материал - алюминиевый сплав, со степенью 6061, и толщиной 0,5 мм. химический состав материала показан в таблице 1. разрезать материал на 200 мм х 100 мм пластины, очистить с помощью алкоголя и воды, и отложить в сторону. метод сварки - лапная сварка, и зажи

Таблица 1Химический состав 6061Алюминиевого сплава (массовая доля) %

1.2оборудование

экспериментальное оборудование использует однорежимный волоконный лазер, произведенный ipg длясварка, диаметром волокна 0,14 мкм, и средней мощностью 1000 В. экспериментальная платформа в основном состоит из лазера, компьютера, системы оптического пути и системы управления, как показано на рисунке 1а. лазер отражается сканирующим гальванометром и фокусируется на рабочей плоскостиисточникПосле фокусировки лазерного луча системой оптического пути размер пятна составляет примерно 0,4 ~ 1,0 мм.электронный тестер на протяженность, производимый компанией Jin Huaxing Experimental Equipment Co., Ltd (модель: WDH-10), используется для испытания протяженности шва сварки. Внешний вид сварки проверяется металлографическим микроскопом, с маркой Beijing North Star и номе

фиг.1 экспериментальная платформа

2 Эксперименты и результаты лазерного сварного процесса

2.1 Сравнение графического дизайна и внешнего вида сварки

Импульсныйлазерная точечная сваркаиспользует 500-ваттный лазер Nd: YAG для сварки, с параметрами сваркиТребование диапазона 0,6 ~ 0,8 мм.лазерная точечная сваркаЛазер излучает импульс, который действует на материал, образуясхема места сварки показана на рисунке 2а.из-за фокусированного места однорежимного волоконного лазера, который составляет всего 0,28 мм, лазерВ результате сварки, проходящей по спирали, пучок образует сварочное пятно диаметром 0,8 мм.и спираль имеет 4 поворота. есть определенная степень лазерного перекрытия между каждымСхема сварки с помощью лазераточка сварки показана на рисунке 2b.появление импульсной лазерной точечной сваркипоказан на рисунке 2с, и внешний вид места сварки, образованного спиралью,показан на рисунке 2d. размер двух точек сварки почти идентичен, и нетзначительную разницу можно наблюдать визуально.

Рисунок 2 и вид сварочных пятен

2.2 Ортогональный эксперимент процессовых параметров

основные параметры обработки для импульсирующихлазерная точечная сваркавключающими пиковую мощность лазерамощность, ширина импульса и количество дефокуса.Проведён на 0,5 мм 6061 алюминиевой сплаве.пиковая мощность относительно мала, в результате чего место сварки меньшетяговая сила 3 н.когда пиковая мощность лазера3600 w, есть брызги на поверхности сваркишва, и сила тяги места сварки также низкая, при 4 н. когда ширина импульса3 мс, диаметр места сварки меньше, а сила тяги меньше, при 3 н.когда ширина импульса составляет 9 мс, диаметрточка сварки 0,9 мм, чтопревышает диапазон сварки на 0,6 ~ 0,8 мм. когда дефокус0, из-за большогоПлотность мощности, есть брызги на сварной шва, и внешний вид неОднако, когда дефокус составляет 6 мм, из-за резкого паденияплотность мощности, сила тяги наточка сварки ниже, при 4 n. три уровняЭти факторы показаны в таблице 2.

Таб.2 Факторы и уровни импульсной лазерной точечной сварки

основными параметрами процесса однорежимной лазерной спиральной сварки из волокон являютсясредняя мощность лазера, скорость сварки и размеры дефокуса,когда средний лазермощность 500 Вт, сила тяги в точке сварки ниже, при 4 н;когда средниймощность лазера 900 Вт, некоторые материал брызги, и сила тяги наточка сваркитакже ниже, при 3 n; когда скорость сварки 90 мм/с, накопление тепла слишкомвысокий, в результате чего материал сгорает, а сила тяги в точке сварки ниже, при 5н;при скорости сварки 170 мм/с накопление тепла меньше, какширина и глубина сварки меньше, а сила тягив точке сварки ниже, в4 n; когда количество дефокусирования равняется 0, плотность мощности выше, вызывая брызги наСварный шва, который не может соответствовать требованиям внешнего вида;В результате резкого падения плотности мощности, тяговая сила наточка сварки ниже, при 4 n.В таблице 3 показаны факторы и три уровня.

Таб.3 факторы и уровни однорежимной лазерной спиральной сварки из волокон

Трехуровневый ортогональный эксперимент импульсноголазерная точечная сваркавключает девять наборов,когда пиковая мощность составляет 3000 Вт, ширина импульса 8 мс, а количество дефокусирования1 мм, сила тяги точки сварки достигает своего пика при 17 n,Это...считаются оптимальными параметрами процесса.для коэффициента пикового лазерамощность (а), есть три эксперимента, проведенных суровень 1 (a=2500 w),сложить силу тяги с точки сварки от этих 3эксперименты для получения статистического количества k1=35,при выборе уровня 2 суммапрочность на протяжении сварных точек - статистическая сумма k2=46,когда уровень3 выбирается,сумма равнастатистическое общее число k3=33,чем больше статистическое значение k, тем вышесила тяги на этом уровне，наибольшее значение - k2，Это указывает на то, что когда фактор aпри уровне 2 (a = 3000 w) прочность на растяжение точки сварки является наибольшей;Аналогичным образом, статистическое значение k прочности натяжения точки сварки другихфакторы(ширина импульса, дефокус) может быть получен, как показано в таблице 4.с r,чем меньше значение r, тем меньше влияние этого фактора на прочность на тягуточка сварки；И наоборот, чем больше значение r, тем больше влияние этого фактора.на прочность на растяжение точки сварки. из таблицы 4, этоМожно увидеть, что факторывлияющие на прочность натяжения точки сварки, в порядке важности: пиковая мощность,Ширина импульса и дефокусировка.

Таб.4 результаты ортогонального эксперимента с импульсной лазерной точечной сваркой

трехфакторный, трехуровневый ортогональный эксперимент однорежимной спиральной линии лазера из волоконВ целом, сварка состоит из 9 групп.скорость 160 мм/с, и размеры дефокуса 1 мм, прочность на растяжение сваркиточка достигает наивысшего значения 47 n, что является оптимальным параметром процесса.

когда средний коэффициент мощности лазера g устанавливается на уровне 1 (a=600 w), образуются в общей сложности 3 экспериментальные группы,прочность на тягу этих 3 групп точек сварки суммируются вместе, чтобы получить статистику f1=98; аналогично можно получить статистикуИз значения диапазона можно увидеть, что факторами, влияющими на размер сварного соединения, являются, от первичного до вторичного, дефокус, средняя мощность и скорость сварки.

2.3 Анализ внешнего вида и микроструктуры сварки

На рисунке 3a показано поперечное сечение точечной сварки в пределах оптимальных параметров процесса для импульсируемой лазерной точечной сварки, ширина поверхности сварного шва большая, но по мере увеличения глубины синтеза ширина сварного шва у

Таб.5 результаты ортогонального эксперимента с однорежимной спиральной сваркой

фиг.3 поперечный сечение точки сварки

Рисунок 4а представляет металлографическую структуру 6061 алюминиевого сплава материнского материала. размер зерна неравномерен, форма нерегулярная, а зерна относительно большие, что является типичной "ал" структурой. на рисунке 4b показана микроструктура центра шва с оптимальными параметрами процесса лазерной импульсной точечной сварки. он имеет дендритическую структуру алюминиевого сплава. размер зерна значительно улучшился по сравнению с материнским материалом 6061 алюми

фиг.4 микроструктура места сварки

3 заключение

6063 алюминиевый сплав был сварен отдельно с использованием методов импульсной лазерной точечной сварки и одномодной лазерной спиральной сварки, и был проведен опыт ортогональной оптимизации. максимальная сила тяги точек сварки, достигнутая импульсной ла

появление результатов пульсалазерная точечная сваркаи однорежимная лазерная спиральная сварка из волокон при оптимальных параметрах процесса практически идентична, без существенных различий; также нет заметных расхождений в металлургической структуре и размерах зернаширина шва сварки между верхним и нижним слоями материала в одноре